Gebietarea
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Schaltungsstrukturen und passive EinrichtungenCircuit structures and passive devices
Hintergrundbackground
Es
ist wünschenswert,
eine Entkoppelkapazität
in enger Nachbarschaft zu einem integrierten Schaltungs-Baustein
oder -Plättchen
auszubilden. Die Notwendigkeit für
eine derartige Kapazität
nimmt zu, wenn die Schaltgeschwindigkeit und gegenwärtige Anforderungen
von Bausteinen oder Plättchen
höher werden.
Somit sind die Notwendigkeit für
eine hohe Anzahl passiver Komponenten für integrierte Schaltungs-Bausteine oder – Plättchen mit
hoher Dichte, die sich ergebende zunehmende Schaltungsdichte von
gedruckten Schaltungskarten (PWB) und ein Trend zu höheren Frequenzen
in dem Mehrfach-GigaHertz-Bereich unter den Faktoren, die kombiniert
werden, um einen Druck auf passive Komponenten zu erhöhen, die
auf Baugruppensubtraten oder PWBs oberflächenmontiert sind. Durch Aufnahme
eingebetteter passiver Komponenten (z.B. Kondensatoren, Widerstände, Induktivitäten) in
das Baugruppensubstrat oder die PWB, können verbesserte Leistung,
bessere Zuverlässigkeit,
kleinere Grundfläche
und niedrigere Kosten erreicht werden.It
is desirable
a decoupling capacity
in close proximity to an integrated circuit device
or platelets
train. The need for
such a capacity
increases when switching speed and current requirements
of building blocks or tiles
get higher.
Thus, the need for
a high number of passive components for integrated circuit devices or chips with
high density, the resulting increasing circuit density of
printed circuit boards (PWB) and a trend towards higher frequencies
in the multiple gigahertz range among the factors that combined
to increase pressure on passive components
are surface mounted on subracks or PWBs. By recording
embedded passive components (e.g., capacitors, resistors, inductors) in
the package substrate or the PWB, improved performance,
better reliability,
smaller footprint
and lower costs can be achieved.
Kondensatoren
sind die beherrschenden passiven Komponenten in den meisten Schaltungsentwürfen. Typische
Materialien für
geeignete eingebettete Kondensatorkomponenten, wie beispielsweise
Polymer und Keramikpulver-Verbundstoffe bzw. -Komposite mit hoher
dielektrischer Konstante (hohes k = high k) oder Keramikpulver mit
hohem k und Glaspulver Mischungen, sind allgemein auf eine Kapazitätsdichte
in der Größenordnung
von NanoFarad/cm2 und 0,1 MikroFarad/cm2 begrenzt.Capacitors are the dominant passive components in most circuit designs. Typical materials for suitable buried capacitor components, such as polymer and high dielectric constant (high k = high k) or high k ceramic powder and glass powder blends, are generally on a capacity density on the order of nanofarads / cm 2 and 0.1 micro-Farad / cm 2 limited.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Merkmale,
Gesichtspunkte und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden aus
der folgenden genauen Beschreibung, den angehängten Ansprüche und der beigefügten Zeichnung
offensichtlicher, wobei:Characteristics,
Aspects and advantages of embodiments will become apparent
the following detailed description, the appended claims and the accompanying drawings
more obvious, wherein:
1 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Baustein- oder Plättchenbaugruppe,
die zur Montage einer gedruckten Schaltung oder Verdrahtungskarte
geeignet ist, zeigt, 1 12 is a schematic cross-sectional side view of an embodiment of a package or die assembly suitable for mounting a printed circuit board or wiring board;
2 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht des Baugruppensubstrats gemäß 1 zeigt, 2 a schematic cross-sectional side view of the module substrate according to 1 shows,
3 einen
Verfahrensablauf zur Bildung eines Kondensators beschreibt, 3 describes a procedure for forming a capacitor,
4 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Leiterfolie mit einem darauf
aufgebrachten dielektrischen Material mit einer ersten Temperaturkennlinie
zeigt, 4 FIG. 2 shows a schematic side view of a first conductor foil with a dielectric material with a first temperature characteristic applied thereto, FIG.
5 die
Struktur gemäß 4 zeigt,
die der Bildung einer zweiten Leiterfolie auf der dielektrischen Schicht
gegenüber
dem ersten Leiter folgt, 5 the structure according to 4 showing the formation of a second conductor foil on the dielectric layer opposite the first conductor,
6 die
Struktur gemäß 5 zeigt,
die der Bildung eines unterschiedlichen Materials auf exponierten
Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt, 6 the structure according to 5 showing the formation of a different material on exposed surfaces of the first conductor and the second conductor,
7 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Leiterfolie mit einem darauf
aufgebrachten dielektrischen Material mit einer zweiten Temperaturkennlinie
zeigt, 7 FIG. 2 shows a schematic side view of a first conductor foil with a dielectric material with a second temperature characteristic applied thereto, FIG.
8 die
Struktur gemäß 7 zeigt,
die der Bildung eines zweiten Leiters auf der dielektrischen Schicht
gegenüber
dem ersten Leiter folgt, 8th the structure according to 7 showing the formation of a second conductor on the dielectric layer opposite the first conductor,
9 die
Struktur gemäß 8 zeigt,
die der Bildung eines unterschiedlichen leitfähigen Materials auf exponierten
Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt, 9 the structure according to 8th showing the formation of a different conductive material on exposed surfaces of the first conductor and the second conductor,
10 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines Baugruppensubstrats
einschließlich
eines Kernsubstrats mit einer Struktur gemäß 6 und der
Struktur gemäß 7,
die mit gegenüberliegenden
Seiten davon verbunden sind, zeigt 10 a schematic cross-sectional side view of a package substrate including a core substrate having a structure according to 6 and the structure according to 7 , which are connected to opposite sides thereof, shows
11 einen
zweiten Verfahrensablauf beschreibt, der einen Kondensator vollbringt, 11 describes a second process that accomplishes a capacitor,
12 eine
schematische Draufsicht eines keramischen Green Sheet mit einer
darin gebildeten Öffnung
zeigt, 12 shows a schematic plan view of a ceramic green sheet with an opening formed therein,
13 eine
schematische Querschnitt-Seitenansicht eines ersten Leiters mit
dem keramischen Green Sheet gemäß 12 zeigt,
das mit einer Seite davon verbunden ist, 13 a schematic cross-sectional side view of a first conductor with the ceramic green sheet according to 12 showing that is connected to one side of it,
14 die
Struktur gemäß 13 zeigt,
die der Einführung
eines zweiten Keramikmaterials in der in dem ersten Keramikmaterial
gebildeten Öffnung
folgt, 14 the structure according to 13 showing the introduction of a second ceramic material in the opening formed in the first ceramic material,
15 die
Struktur gemäß 14 zeigt,
die der Verbindung eines zweiten Leiters mit der dielektrischen
Schicht (Komposite-Keramikmaterialien) gegenüber dem ersten Leiter folgt, 15 the structure according to 14 showing the connection of a second conductor to the dielectric layer (composite ceramic materials) opposite the first conductor,
16 die
Struktur gemäß 15 zeigt,
die der Einführung
eines verschiedenen leitfähigen
Materials auf exponierten Oberflächen
des ersten Leiters und des zweiten Leiters folgt, 16 the structure according to 15 showing the introduction of a different conductive material on exposed surfaces of the first conductor and the second conductor,
17 ein
Baugruppensubstrat zeigt, das einen Kern und die Struktur gemäß 16 enthält, die
mit einer Plättchenseite
des Kerns gekoppelt ist, 17 shows a package substrate having a core and the structure according to FIG 16 which is coupled to a platelet side of the core,
18 eine
schematische Draufsicht auf ein Baugruppensubstrat mit Kondensatoren
zeigt, die aus dielektrischem Material mit verschiedenen Temperaturauslegungen
gebildet sind, 18 shows a schematic plan view of a package substrate with capacitors formed of dielectric material with different temperature designs,
19 einen
dritten Verarbeitungsablauf beschreibt, der einen Kondensator vollbringt, 19 describes a third processing procedure that performs a capacitor,
20 einen
ersten Leiter und einen zweiten Leiter zeigt, die jeder eine durch
die Dicke davon gebildete Öffnung
besitzen, 20 showing a first conductor and a second conductor each having an opening formed through the thickness thereof;
21 den
ersten Leiter und den zweiten Leiter gemäß 20 zeigt,
die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, der zum
in den Öffnungen
aufgebrachten Material paßt, 21 the first conductor and the second conductor according to 20 shows that have a thermal expansion coefficient that matches the material applied in the openings,
22 den
ersten Leiter und den zweiten Leiter gemäß 21 zeigt,
der mit gegenüberliegenden
Seiten eines Keramikmaterials verbunden und gegenüberliegend
davon angeordnet ist. 22 the first conductor and the second conductor according to 21 which is connected to opposite sides of a ceramic material and disposed opposite thereto.
Genaue BeschreibungPrecise description
1 zeigt
eine Querschnitt-Seitenansicht einer integrierten Schaltungs-Baugruppe,
die physikalisch und elektrisch mit einer gedruckten Verdrahtungskarte
oder einer gedruckten Schaltungskarte (PCB) verbunden werden kann,
um eine elektronische Anordnung auszubilden. Die elektronische Anordnung
kann Teil eines elektronischen Systems, wie beispielsweise eines
Computers (z.B. eines Desktops, eines Laptops, eines Handheld bzw.
Handgeräts,
eines Servers, usw.), einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung
(z.B. eines Mobiltelefons, eines schnurlosen Telefons, eines Funkrufs,
usw.), eines computerbezogenen Peripheriegeräts (z.B. Drucker, Scanner bzw.
Abtasteinrichtungen, Monitore, usw.), einer Unterhaltungseinrichtung
(z.B. Fernsehen, Radio, Stereo, Band- und Compact-Disk-Spieler,
Videokassettenrekorder, MP3 (Motion Picture Experts Group, Audio
Layer 3)-Spieler, usw.) und dergleichen sein. 1 veranschaulicht
die Baugruppe als Teil eines Desktop-Computers. 1 12 shows a cross-sectional side view of an integrated circuit package that may be physically and electrically connected to a printed wiring board or a printed circuit board (PCB) to form an electronic device. The electronic device may be part of an electronic system such as a computer (eg, a desktop, a laptop, a handheld device, a server, etc.), a wireless communication device (eg, a cellular phone, a cordless phone, a paging, etc .), a computer-related peripheral device (eg printers, scanners, monitors, etc.), an entertainment device (eg television, radio, stereo, tape and compact disc players, video cassette recorders, MP3 (Motion Picture Experts Group, Audio Layer 3) player, etc.) and the like. 1 illustrates the assembly as part of a desktop computer.
1 zeigt
eine elektronische Anordnung 100 einschließlich eines
Plättchens 110,
die physikalisch und elektrisch mit einem Baugruppensubstrat 101 verbunden
ist. Das Plättchen 110 ist
ein integriertes Schaltungsplättchen,
wie beispielsweise ein Prozessorplättchen. Elektrische Kontaktpunkte
(z.B. Kontaktanschlüsse
auf einer Oberfläche
des Plättchens 110)
sind mit dem Baugruppensubstrat 101 durch eine leitfähige Bumper-
bzw. Höckerschicht 125 verbunden.
Das Baugruppensubstrat 101 kann verwendet werden, um die
elektronische Anordnung 100 mit einer gedruckten Schaltungskarte 130,
wie beispielsweise einem Motherboard bzw. einer Hauptplatine oder
einer anderen Schaltungskarte zu verbinden. 1 shows an electronic device 100 including a slide 110 physically and electrically connected to a package substrate 101 connected is. The tile 110 is an integrated circuit die, such as a processor die. Electrical contact points (eg contact connections on a surface of the plate 110 ) are with the module substrate 101 through a conductive bump or bump layer 125 connected. The module substrate 101 Can be used to the electronic arrangement 100 with a printed circuit board 130 to connect such as a motherboard or a motherboard or other circuit card.
In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
das Baugruppensubstrat 101 eine oder mehrere Kondensatorstrukturen.
Bezugnehmen auf 1 enthält das Baugruppensubstrat 101 eine
Kondensatorstruktur 140 und eine Kondensatorstruktur 150,
die darin eingebettet sind. Die Kondensatorstruktur 140 und
die Kondensatorstruktur 150 sind mit gegenüberliegenden
Seiten eines Kernsubstrats 160 verbunden. In einem anderen
Ausführungsbeispiel
können
die Kondensatorstruktur 140 und der Kondensator 150 einer
auf die Oberseite des anderen gestapelt sein.In one embodiment, the package substrate includes 101 one or more capacitor structures. Referring to 1 contains the module substrate 101 a capacitor structure 140 and a capacitor structure 150 that are embedded in it. The capacitor structure 140 and the capacitor structure 150 are on opposite sides of a core substrate 160 connected. In another embodiment, the capacitor structure 140 and the capacitor 150 one stacked on top of the other.
In
einem Ausführungsbeispiel
ist das Kernsubstrat 160 ein organischer Kern, wie beispielsweise
ein Epoxidharz einschließlich
eines Glasfaser-verstärkten
Materials, auch als Pre-Preg
bezeichnet. Diese Konfiguration kann als ein integriertes Dünnschicht-Kondensator(iTFC)-System
bezeichnet werden, wobei der(die) Kondensator(en) in das Baugruppensubstrat
eher als beispielsweise ein Einfüger
zwischen das Plättchen
und das Baugruppensubstrat integriert ist(sind). Überlagernd
der Kondensatorstruktur 140 ist eine Haftschicht 175 (z.B.
ein siliziumgefülltes
Epoxidharz). Der Kondensatorschicht 150 zugrunde liegend
bzw. unterlagernd ist eine Haftschicht 185. Überlagernd
der Haftschicht 175 ist eine Auftragsschicht 176.
Die Haftschicht 175 und die Haftschicht 185 funktionieren
als Haftschichten zu den überlagernden
und unterlagernden Auftragsschichten 176 bzw. 178.
Jede Auftragsschicht enthält
Spuren bzw. Trassen (z.B. Kupferspuren bzw. -trassen) zur seitlichen
Umsetzung von Kontaktpunkten zwischen dem Plättchen 110 und dem
Baugruppensubstrat 101, und dem Baugruppensubstrat 101 bzw.
der gedruckten Schaltungskarte 130 und typischerweise Lotresist
als eine Oberschicht. Der aus der Kombination von Schichten 185, 150, 160, 140 und 175 hergestellte
Bereich wird hier als ein funktionaler Kern 120 bezeichnet.In one embodiment, the core substrate is 160 an organic core, such as an epoxy including a glass fiber reinforced material, also referred to as pre-preg. This configuration may be referred to as an integrated thin film capacitor (iTFC) system with the capacitor (s) integrated into the package substrate rather than, for example, an inserter between the die and the package substrate. Overlying the capacitor structure 140 is an adhesive layer 175 (For example, a silicon-filled epoxy resin). The capacitor layer 150 underlying or underlying is an adhesive layer 185 , Overlaying the adhesive layer 175 is a job shift 176 , The adhesive layer 175 and the adhesive layer 185 function as adhesive layers to the overlaying and underlying layers of the coating 176 respectively. 178 , Each application layer contains traces or paths (eg copper traces or tracks) for the lateral conversion of contact points between the platelets 110 and the package substrate 101 , and the package substrate 101 or the printed circuit board 130 and typically Lotresist as an upper class. The result of the combination of layers 185 . 150 . 160 . 140 and 175 manufactured area is here as a functional core 120 designated.
2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils des funktionalen Kerns 120. Der funktionale
Kern 120 enthält
das Kernsubstrat 160 mit einer Dicke in einem Ausführungsbeispiel
in der Größenordnung
von 200 Mikrometern (μm)
bis 700μm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt das Kernsubstrat 160 eine Dicke in der Größenordnung
von 200μm
bis 300μm.
In einem Ausführungsbeispiel
enthält
das Kernsubstrat 160 einen Kern 162, wie beispielsweise
ein glasfaserverstärktes
Epoxidharz, und eine Schale 165, wie beispielsweise ein Siliziumpartikel
gefülltes
Epoxidharz. 2 shows an enlarged view of a portion of the functional core 120 , The functional core 120 contains the core substrate 160 with a thickness in the embodiment of the order of 200 microns (μm) to 700μm. In another embodiment, the core substrate has 160 a thickness of the order of 200μm to 300μm. In one embodiment, the core substrate includes 160 a core 162 , such as a glass fiber reinforced epoxy resin, and a shell 165 , such as a silicon particle filled epoxy.
Die
Kondensatorstruktur 140 ist mit einer Seite des Kernsubstrats 160 (einer
Oberseite, wie gesehen) verbunden. Die Kondensatorstruktur 140 enthält einen
ersten Leiter 210 nahe dem Kernsubstrat 160 und
einen zweiten Leiter 230. Zwischen dem ersten Leiter 210 und
dem zweiten Leiter 230 ist ein dielektrisches Material 220 angeordnet.
Die Kondensatorstruktur 150 ist mit einer gegenüberliegenden
Seite des Kernsubstrats 160 (einer unteren Seite, wie gesehen)
verbunden und besitzt eine ähnliche
Konfiguration eines dielektrischen Materials, das zwischen zwei
Leitern angeordnet ist. Überlagert
der Kondensatorstruktur 140 und der Kondensatorstruktur 150 des
funktionalen Kerns 120 (auf Seiten gegenüberliegend
dem Kernsubstrat 160 gegenüberliegenden Seiten) sind eine
Haftschicht 175 bzw. eine Haftschicht 185, die
beispielsweise aus einem organischen Material hergestellt sind und
eine repräsentative
Dicke in der Größenordnung
von 10 Mikrometer (μm) bis
50 μm besitzen.
Die Auftragsschicht 176 und die Auftragsschicht 186 gemäß 1 würden auf
diesen Haftschichten aufgebracht. Wie vorstehend bezeichnet können die
Auftragsschichten Spuren bzw. Trassen und Kontaktpunkte enthalten,
um das Baugruppensubstrat mit einem Baustein oder Plättchen bzw.
mit einer gedruckten Schaltungskarte zu verbinden, und eine Lotresist
als eine Oberschicht.The capacitor structure 140 is with one side of the core substrate 160 (a top, as seen) connected. The capacitor structure 140 contains a first ladder 210 near the core substrate 160 and a second conductor 230 , Between the first conductor 210 and the second conductor 230 is a dielectric material 220 arranged. The capacitor structure 150 is with an opposite side of the core substrate 160 (a lower side as seen) and has a similar configuration of a dielectric material disposed between two conductors. Superimposed on the capacitor structure 140 and the capacitor structure 150 of the functional core 120 (on sides opposite the core substrate 160 opposite sides) are an adhesive layer 175 or an adhesive layer 185 , which are made of, for example, an organic material and have a representative thickness in the order of 10 microns (microns) to 50 microns. The order layer 176 and the order layer 186 according to 1 would be applied to these adhesive layers. As noted above, the application layers may include traces and contact points to connect the package substrate to a package or printed circuit card and a solder resist as a topcoat.
In
einem Ausführungsbeispiel
sind der erste Leiter 210 und der zweite Leiter 230 der
Kondensatorstruktur 140 elektrisch leitfähiges Material.
Geeignete Materialien enthalten ein Nickel- oder ein Kupfermaterial, sind
aber nicht darauf beschränkt.
In einem Ausführungsbeispiel
ist das dielektrische Material 220 ein Keramikmaterial
mit einer relativ hohe dielektrischen Konstante (high k bzw. hohem
k) Geeignete Materialien für das
dielektrische Material 220 enthalten Bariumtitanat (BaTiO3), Bariumstrontiumtitanat ((Ba, Sr) TiO3) und Strontiumtitanat (SrTiO3).In one embodiment, the first conductor 210 and the second conductor 230 the capacitor structure 140 electrically conductive material. Suitable materials include, but are not limited to, a nickel or a copper material. In one embodiment, the dielectric material is 220 a ceramic material with a relatively high dielectric constant (high k) Suitable materials for the dielectric material 220 contain barium titanate (BaTiO 3 ), barium strontium titanate ((Ba, Sr) TiO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ).
In
einem Ausführungsbeispiel
enthält
die Kondensatorstruktur 140 den ersten Leiter 210 und
den zweiten Leiter 220 mit einer Dicke in der Größenordnung
von 20 μm
bis 50 μm
und das dielektrisches Material 220 mit einem Keramikmaterial
mit hohem k mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 μm bis 3 μm und in
einem anderen Ausführungsbeispiel
weniger als 1 μm.
Die Kondensatorstruktur 150 ist in einem Ausführungsbeispiel ähnlich der
Kondensatorstruktur 140.In one embodiment, the capacitor structure includes 140 the first conductor 210 and the second conductor 220 with a thickness in the order of 20 microns to 50 microns and the dielectric material 220 with a high k ceramic having a thickness of the order of 1 μm to 3 μm and in another embodiment less than 1 μm. The capacitor structure 150 is similar in one embodiment to the capacitor structure 140 ,
In
dem Ausführungsbeispiel
des funktionalen Kerns 120, der in 2 gezeigt
ist, enthält
die Kondensatorstruktur 140 einen Überschicht 240 auf
dem zweiten Leiter 230. Die Überschicht 240 ist
eine optionale elektrisch leitfähige
Schicht, die in einem Beispiel verwendet werden kann, in dem der
zweite Leiter 230 ein Material ist, das mit Materialien
oder Verarbeitungsvorgängen,
denen der funktionale Kern 120 ausgesetzt werden kann,
nicht kompatibel oder weniger kompatibel ist. Beispielsweise ist
in einem Ausführungsbeispiel
der zweite Leiter 230 ein Nickelmaterial. Um den funktionalen
Kern 120 für
nachfolgende Verarbeitungsvorgänge transparent
oder kompatibel mit Materialien, denen der funktionale Kern 120 ausgesetzt
werden kann, zu machen, ist die Überschicht 240 ein
Kupfermaterial. Repräsenta tiv
kann die Überschicht 240,
wenn sie vorhanden ist, eine Dicke in der Größenordnung von wenigen Mikrometer
besitzen.In the embodiment of the functional core 120 who in 2 is shown contains the capacitor structure 140 an overlay 240 on the second ladder 230 , The overlay 240 is an optional electrically conductive layer that may be used in an example in which the second conductor 230 a material is that with materials or processing operations that the functional core 120 can be exposed, not compatible or less compatible. For example, in one embodiment, the second conductor 230 a nickel material. To the functional core 120 transparent for subsequent processing operations or compatible with materials containing the functional core 120 can be exposed to make is the overlay 240 a copper material. Representative can be the upper class 240 if present, have a thickness of the order of a few microns.
2 zeigt
eine Anzahl von leitfähigen
Durchgangslöchern
bzw. Durchkontaktierungen, die sich durch den funktionalen Kern 120 zwischen
einer Oberfläche 280 und
einer Oberfläche 290 erstrecken.
Repräsentativ sind
eine leitfähige
Durchkontaktierung 250 und eine leitfähige Durchgangskontaktierung 260 elektrisch
leitfähige
Materialien (z.B. Kupfer oder Silber) geeigneter Polarität, um mit
Energieversorgungs- oder Massekontaktpunkten des Plättchens 110 verbunden
zu werden (z.B. durch die leitfähige
Höckerschicht 125 mit
Kontaktpads auf dem Plättchen 110 gemäß 1).
Auf diese Weise erstrecken sich die leitfähige Durchkontaktierung 250 und
die leitfähige
Durchkontaktierung 260 durch die Kondensatorstruktur 140,
das Kernsubstrat 160 und die Kondensatorstruktur 150.
Die leitfähigen
Durchkontaktierungen 250 und 260 können, wenn
gewünscht, durch
Abstands- bzw. Isolierelemente (Sleeves) 270 aus einem
dielektrischen Material isoliert von Teilen der Kondensatorstruktur 140 oder
der Kondensatorstruktur 150 sein. 2 Figure 12 shows a number of conductive vias extending through the functional core 120 between a surface 280 and a surface 290 extend. Representative are a conductive via 250 and a conductive via contact 260 electrically conductive materials (eg, copper or silver) of appropriate polarity to match power or ground contact points of the die 110 to be connected (eg by the conductive bump layer 125 with contact pads on the plate 110 according to 1 ). In this way, the conductive via extend 250 and the conductive via 260 through the capacitor structure 140 , the core substrate 160 and the capacitor structure 150 , The conductive vias 250 and 260 can, if desired, be provided by spacer or insulating elements (sleeves) 270 made of a dielectric material isolated from parts of the capacitor structure 140 or the capacitor structure 150 be.
3 stellt
einen Vorgang zur Bildung eines Teils eines Baugruppensubstrats
einschließlich
eines Kernsubstrats, wie beispielsweise des Kernsubstrats 160,
und Kondensatorstrukturen, wie beispielsweise der Kondensatorstruktur 140 und
der Kondensatorstruktur 150, auf gegenüberliegenden Seiten des Kernsubstrats,
dar. Insbesondere stellt 3 einen Vorgang zur Bildung
eines Teils eines Baugruppensubstrats mit Kondensatoren mit unterschiedlichem
Keramikmaterial, ausgewählt,
in einem Ausführungsbeispiel,
auf der Grundlage der Temperaturkennlinie des Keramikmaterials dar.
Eine Kondensatorstruktur, wie beispielsweise die Kondensatorstruktur 140 und/oder
die Kondensatorstruktur 150 kann gebildet und dann separat
mit dem Kernsubstrat 160 verbunden werden. Die 4 bis 9 zeigen
Bildungsvorgänge
in Verbindung mit Teilen des in 3 beschriebenen
Verarbeitungsablaufs. 3 Fig. 10 illustrates a process for forming a part of a package substrate including a core substrate such as the core substrate 160 , and capacitor structures, such as the capacitor structure 140 and the capacitor structure 150 , on opposite sides of the core substrate 3 a process for forming a part of a package substrate having different ceramic material capacitors selected in one embodiment based on the temperature characteristic of the ceramic material. A capacitor structure such as the capacitor structure 140 and / or the capacitor structure 150 can be formed and then separately with the core substrate 160 get connected. The 4 to 9 show educational processes related to parts of in 3 described processing sequence.
In
einem Ausführungsbeispiel
können
Keramikrezepturen zur Verwendung in einer Kondensatorstruktur eine
im allgemeinen stabile Temperaturkennlinie besitzen. Die Temperaturkennlinien
werden durch die Electronics Industries Association (EIA) markiert
bzw. bezeichnet. Für
Dielektrika der Klasse II und Klasse III (einschließlich X7R,
X5R, ZFU und Y5V) zeigt das erste Symbol die untere Grenze des Betriebstemperaturbereichs
an, das zweite zeigt die obere Grenze des Betriebstemperaturbereichs
an und das dritte zeigt die maximale Kapazitätsveränderung, die über den
Betriebstemperaturbereich erlaubt ist, an. Bezeichnungscodes vom
EIA-Typ für
Dielektrika der Klasse II und Klasse III sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 – EIA Temperaturkennliniencodes
für Dielektrika
der Klasse II und Klasse III Niedrigtemperaturbereich Hochtemperaturbereich Maximale
Kapazitätsverschiebung
Grad
Celsius Buchstabensymbol Grad
Celsius Zahlensymbol Prozent Buchstaben-Symbol EIA-Klasse
+10C Z +45C 2 ±1,0% A II
–30C Y +65C 4 ±1,5% B II
–55C X +85C 5 ±2,2% C II
+105C 6 ±3,3% D II
+125C 7 ±4,7% E II
+150C 8 ±7,5% F II
+200C 9 ±10,0% P II
±15,0% R II
±22,0% S III
+22/–33% T III
+22/–56% U III
+22/82% V III
In one embodiment, ceramic formulations for use in a capacitor structure may have a generally stable temperature characteristic. The temperature characteristics are marked by the Electronics Industries Association (EIA). For class II and class III dielectrics (including X7R, X5R, ZFU, and Y5V), the first symbol indicates the lower limit of the operating temperature range, the second indicates the upper limit of the operating temperature range, and the third indicates the maximum capacitance variation over the operating temperature range is allowed to. EIA type designation codes for Class II and Class III dielectrics are shown in Table 1. Table 1 - EIA temperature characteristic codes for Class II and Class III dielectrics Low temperature range High temperature range Maximum capacity shift
centigrade letter symbol centigrade number symbol percent Letter symbol EIA Class
+ 10C Z + 45C 2 ± 1.0% A II
-30C Y + 65C 4 ± 1.5% B II
-55C X + 85C 5 ± 2.2% C II
+ 105C 6 ± 3.3% D II
+ 125C 7 ± 4.7% e II
+ 150C 8th ± 7.5% F II
+ 200C 9 ± 10.0% P II
± 15.0% R II
± 22.0% S III
+ 22 / -33% T III
+ 22 / -56% U III
+ 22/82% V III
4 zeigt
eine Struktur 425 eines ersten Leiters 410 aus
beispielsweise einem Nickelblatt oder -folie, die möglicherweise
eine Schicht einer Nickelpaste auf einer Oberfläche des ersten Leiters 410 (einer
Oberfläche,
wie gesehen) ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpaste Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen
besitzen, um eine Haftschicht zwischen der unterlagerten Nickelfolie
und dem bald aufzubringenden überlagerten
X7R (oder X7S oder irgendeinem andere zur Aufbringung geeigneten
Temperatur-) unbearbeiteten Keramik-Folie bzw. Keramik-Green Sheet
auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird der erste Leiter 410 aus einem Ni-Green Sheet hergestellt
sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen sitzen
wird, um eine Haftung mit dem bald aufzubringenden überlagerten
X7R (oder X7S oder irgendeiner anderen für die Anwendung geeigneten
Temperatur-) Keramik-Green Sheet auszubilden. 4 shows a structure 425 a first leader 410 from, for example, a nickel sheet or foil, possibly a layer of nickel paste on a surface of the first conductor 410 (a surface as seen). In one embodiment, a nickel paste will have admixtures of ceramic powder (eg, barium titanate) to form an adhesive layer between the underlying nickel foil and the overlying X7R (or X7S or any other temperature suitable) ceramic green sheet to be applied soon , In one embodiment, the first conductor becomes 410 be made of a Ni-Green Sheet that will hold ceramic powder (eg barium titanate) admixtures to form adhesion with the soon to be applied overlaid X7R (or X7S or any other temperature-suitable) ceramic green sheet.
4 zeigt
die Struktur 425 einer Keramikschicht 420 eines
X7R (oder X7S oder irgendeines anderen für die Anwendung geeigneten
Temperatur-) Keramik-Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 410 aufgebracht ist
(Block 310). Die Keramikschicht 420 oder das Green
Sheet ist in einem Ausführungsbeispiel
auf eine unterlagerte Nickelpastenschicht zu schichten. In einem
Ausführungsbeispiel
ist ein X7R Dielektrikum ausgewählt
mit einem Betriebstemperaturbereich von –55°C bis +125°C Bereich und einer dielektrischen
Konstant k in der Größenordnung
von 3.000. Dieses Material kann ausgewählt werden, da es eine allgemein
stabile Temperaturkennlinie besitzt (CRaumtemperatur ±10-15%).
Ein Grund für
die Auswahl eines X7R Dielektrikums besteht darin, daß die gebildete
Kondensatorstruktur auf einer Plättchenseite
eines Baugruppensubstrats positioniert werden wird, auf der die
Kondensatorstruktur hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann (z.B.
größer als
100°C). 4 shows the structure 425 a ceramic layer 420 of a X7R (or X7S or any other temperature-appropriate) ceramic green sheet applied to the first conductor 410 is applied (block 310 ). The ceramic layer 420 or the green sheet is to be layered on a lower layer of nickel paste in one embodiment. In one embodiment, an X7R dielectric is selected having an operating temperature range of -55 ° C to + 125 ° C range and a dielectric constant k of the order of 3,000. This material can be selected because it has a generally stable temperature characteristic (C room temperature ± 10-15%). One reason for selecting an X7R dielectric is that the formed capacitor structure will be positioned on a die side of a package substrate on which the capacitor structure can be exposed to high temperatures (eg, greater than 100 ° C).
Bezugnehmend
auf 3 wird folgend auf die Aufbringung eines Keramikmaterials
ein zweiter Leiter auf dem Keramikmaterial aufgebracht (Block 320). 5 zeigt
eine Struktur 435 ähnlich
der Struktur 425 in 4, einschließlich eines
zweiten Leiters (z.B. eines Nickelblatts oder -folie) 430 mit
beispielsweise einer darauf gebildeten Schicht aus Nickelpaste.
Die Nickelfolie 430 ist auf die Oberseite (wie gesehen)
der Struktur 425 geschichtet, um die Struktur 435 in 5 zu
bilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird ein erster Leiter 410 aus einem Nickel-Green Sheet
hergestellt sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen
besitzen wird, um eine Haftung an dem unterlagerten X7R (oder X7S
oder irgendeinem anderen zur Anwendung geeigneten Temperatur-) Keramik-Green
Sheet auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Beschichtung die Struktur 435 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten.Referring to 3 Following the application of a ceramic material, a second conductor is applied to the ceramic material (Block 320 ). 5 shows a structure 435 similar to the structure 425 in 4 including a second conductor (eg a nickel sheet or foil) 430 with, for example, a layer of nickel paste formed thereon. The nickel foil 430 is on the top (as seen) of the structure 425 layered to the structure 435 in 5 to build. In one embodiment, a first conductor becomes 410 be made of a nickel green sheet which will have ceramic powder (eg, barium titanate) admixtures to form adhesion to the underlying X7R (or X7S or any other temperature-suitable) ceramic green sheet. In one embodiment, following the coating, the structure becomes 435 thermally treated to burn off organic ingredients. Representatively, a thermal treatment would include a temperature range of 300 to 500 ° C for a period of between two hours and one day.
Wieder
Bezugnehmend auf 3 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Materials zwischen Leitermaterialien die Komposite-
bzw. Verbundstoffstruktur nachfolgend in einer reduzierenden Atmosphäre wärmebehandelt,
um das Green Sheet und Nickelpasten-Schichten gleichzeitig zu verdichten
(z.B. die Oberflächenenergie
zu verringern) (Block 330). Wenn einmal die Wärmebehandlung
beendet ist, wird das Produkt eine ausreichende Stärke für Packungs-
und Handhabungszwecke besitzen und wird eine ausreichend dichte Mikrostruktur
besitzen.Referring again to 3 Following the formation of a dielectric material between conductive materials, the composite structure is subsequently heat treated in a reducing atmosphere to simultaneously densify the green sheet and nickel paste layers (eg, reduce surface energy) (Block 330 ). Once the heat treatment is completed, the product will have sufficient strength for packaging and handling purposes and will have a sufficiently dense microstructure.
Folgend
auf die Wärmebehandlung
stellt das Verfahren gemäß 3 als
einen optionalen Vorgang zur Verfügung, daß eine oder beider einer exponierten
Oberfläche
des ersten Leiters und des zweiten Leiters mit einem unterschiedlichen
elektrisch leitfähigen
Material beschichtet sind (Block 340). 6 zeigt
eine Struktur 445, in der zwei Kupferschichten auf den
oberen bzw. unteren Flächen
der Struktur 445 aufgebracht sind. Eine Kupferschicht 440 und
eine Kupferschicht 450 sind in einem Ausführungsbeispiel
durch stromlose Aufbringung gefolgt von nachfolgende Aufbringungen
auf jeweiligen Oberflächen
von Kupfer durch Elektroplattierung aufgebracht, um die Kupferschicht 440 und
die Kupferschicht 450 zu bilden. Die Kupferschicht 440 und die
Kupferschicht 450 können
eine Dicke in der Größenordnung
von wenigen Mikrometer besitzen. Alternativ kann eine Kupferschicht
durch Aufbringen einer Kupferpaste einschließlich Kupferpartikeln und einem
Sintern der Paste gebildet werden.Following the heat treatment, the procedure according to 3 as an optional operation, that one or both of an exposed surface of the first conductor and the second conductor are coated with a different electrically conductive material (Block 340 ). 6 shows a structure 445 , in which two copper layers on the upper and lower surfaces of the structure 445 are applied. A copper layer 440 and a copper layer 450 In one embodiment, electroless deposition followed by subsequent deposition on respective surfaces of copper is applied by electroplating to the copper layer 440 and the copper layer 450 to build. The copper layer 440 and the copper layer 450 may have a thickness of the order of a few micrometers. Alternatively, a copper layer may be formed by applying a copper paste including copper particles and sintering the paste.
Eine
Kupferbeschichtung kann wünschenswert
sein, um die Kondensatorstruktur transparent für nachfolgende Verarbeitungsvorgänge zu machen,
denen die Kondensatorstruktur oder ein Baugruppensubstrat ausgesetzt
werden kann. In einem Beispiel, in dem der erste Leiter 410 und
der zweite Leiter 430 beispielsweise ein Nickelmaterial
sind, kann es wünschenswert
sein, eine exponierte Oberfläche
des ersten oder zweiten Leiters mit einem Kupfermaterial zu beschichten.A copper coating may be desirable to render the capacitor structure transparent to subsequent processing operations to which the capacitor structure or a package substrate may be exposed. In an example in which the first conductor 410 and the second conductor 430 For example, a nickel material, it may be desirable to coat an exposed surface of the first or second conductor with a copper material.
Wieder
auf 3 Bezug nehmend, kann zur selben Zeit, vor oder
nach der Bildung der Struktur 445 (z.B. einer Kondensatorstruktur)
eine zweite Kondensatorstruktur gebildet werden. Die zweite Kondensatorstruktur
würde bei
der Bildung desselben Baugruppensubstrats verwendet werden. Die
zweite Kondensatorstruktur könnte
jedoch ein dielektrisches Material (z.B. ein Keramikmaterial) verwenden,
das eine weniger stabile Temperaturkennlinie als das bei der Bildung
der Struktur 445 verwendete dielektrische Material besitzt.
In einem Ausführungsbeispiel
besitzt ein dielektrisches Material eine weniger stabile Temperaturkennlinie
und eine höhere
dielektrische Konstante. Gemäß 1 ist
in einem Ausführungsbeispiel
ein geeignetes dielektrisches Material ein Y5V Dielektrikum mit
einem Temperaturbereich von –25°C bis +80°C und einer
dielektrische Konstante in der Größenordnung von ungefähr 20.000.
Repräsentativ
kann eine mit einem dielektrischen Y5V Material gebildete Kondensatorstruktur
gegenüberliegend
der Plättchenseite
eines Baugruppensubstrats angeordnet sein.Back on 3 Referring to, at the same time, before or after the formation of the structure 445 (For example, a capacitor structure), a second capacitor structure are formed. The second capacitor structure would be used in the formation of the same package substrate. However, the second capacitor structure could use a dielectric material (eg, a ceramic material) that has a less stable temperature characteristic than that in the formation of the structure 445 has used dielectric material. In one embodiment, a dielectric material has a less stable temperature characteristic and a higher dielectric constant. According to 1 For example, in one embodiment, a suitable dielectric material is a Y5V dielectric having a temperature range of -25 ° C to + 80 ° C and a dielectric constant on the order of about 20,000. Representatively, a capacitor structure formed with a Y5V dielectric material may be disposed opposite the die side of a package substrate.
In
einem Ausführungsbeispiel
eines Bildens einer Kondensatorstruktur kann den unter Bezugnahme auf
die Blöcke 310 bis 340 beschriebenen
Verarbeitungsvorgängen
gefolgt werden. Ein Blatt (z.B. eine Folie) eines ersten Leitermaterials
mit einer repräsentativen
Dicke in der Größenordnung
von einigen Mikrometer bis einigen Zehn Mikrometer ist als ein anfängliches
Substrat ausgebildet. Ein Keramikmaterial kann auf eine Dicke in
der Größenordnung
von einem Mikrometer oder weniger auf dem ersten Leiter aufgebracht
werden (Block 350). 7 zeigt
eine Struktur 725, hergestellt aus einem ersten Leiter 710 beispielsweise
aus einem Nickelblatt oder -folie, möglicherweise mit einer Schicht
aus Nickelpaste auf einer Oberfläche
des ersten Leiters 710 (einer Oberfläche, wie gesehen). In einem
Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpasten-Schicht 719 Keramikpulver (z.B.
Bariumtitanat) Beimengungen besitzen, um eine Haftschicht zwischen
der unterlagerten Nickelfolie und dem bald aufzubringenden überlagerten
Y5V Green Sheet auszubilden.In one embodiment of forming a capacitor structure, reference may be made to FIG on the blocks 310 to 340 described processing operations are followed. A sheet (eg, a foil) of a first conductor material having a representative thickness on the order of several microns to tens of microns is formed as an initial substrate. A ceramic material may be applied to a thickness of the order of one micron or less on the first conductor (Block 350 ). 7 shows a structure 725 made of a first conductor 710 for example, a nickel sheet or foil, possibly with a layer of nickel paste on a surface of the first conductor 710 (a surface as seen). In one embodiment, a nickel paste layer 719 Ceramic powder (eg barium titanate) have admixtures to form an adhesive layer between the underlying nickel foil and the soon to be applied overlaid Y5V Green Sheet.
7 zeigt
die Struktur 425 mit einer Keramikschicht 720 aus
einem Y5V Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 710 aufgebracht
ist. Die Keramikschicht 720 oder das Green Sheet ist in
einem Ausführungsbeispiel
auf eine unterlagerte Nickelpastenschicht geschichtet. 7 shows the structure 425 with a ceramic layer 720 from a Y5V Green Sheet, which is on the first ladder 710 is applied. The ceramic layer 720 or, in one embodiment, the green sheet is layered on a subjacent nickel paste layer.
Wieder
auf 3 Bezug nehmend wird folgend auf die Aufbringung
des Keramikmaterials auf einen ersten Leiter ein zweiter Leiter
aufgebracht (Block 360). 8 zeigt
eine Struktur 735 ähnlich
der Struktur 725 gemäß 4 mit
einem zweiten Nickelpasten-Nickelfolien-Leiter 730,
der auf die Oberseite (wie gesehen) der Struktur 725 geschichtet
ist, um die Struktur 735 in 8 zu bilden.
In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung die Struktur 735 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten.Back on 3 Referring to the application of the ceramic material to a first conductor, a second conductor is applied (block 360 ). 8th shows a structure 735 similar to the structure 725 according to 4 with a second nickel paste-nickel foil conductor 730 Standing on the top (as seen) of the structure 725 is layered to the structure 735 in 8th to build. In one embodiment, following the layering, the structure becomes 735 thermally treated to burn off organic ingredients. Representatively, a thermal treatment would include a temperature range of 300 to 500 ° C for a period of between two hours and one day.
Wieder
Bezug nehmend auf 3 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Materials zwischen Leitermaterialien die Komposite-
bzw. Verbundstoffstruktur (Struktur 735) nachfolgend in
einer reduzierenden Atmosphäre
wärmebehandelt,
um das Keramik-Green
Sheet und optionale Nickelpastenschichten gleichzeitig zu verdichten
(Block 370). Folgend auf die Wärmebehandlung stellt das Verfahren
gemäß 3 als
einen optionalen Vorgang zur Verfügung, daß einer oder beide des ersten
Leiters 710 und des zweiten Leiters 730 mit einem
unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Material beschichtet
werden. (Block 380). 9 zeigt
eine Struktur 745 mit einer Kupferschicht 740 und
einer Kupferschicht 750, die auf oberen bzw. unteren Flächen der
Struktur 745 aufgebracht sind. Die Kupferschicht 740 und
die Kupferschicht 750 können
in einem Ausführungsbeispiel
durch stromlose Aufbringung gefolgt von Elektroplattierung durch
eine Dicke in der Größenordnung
von wenigen Mikrometer aufgebracht werden.Again referring to 3 Following the formation of a dielectric material between conductive materials, the composite structure (structure 735 ) are subsequently heat treated in a reducing atmosphere to simultaneously densify the ceramic green sheet and optional nickel paste layers (Block 370 ). Following the heat treatment, the procedure according to 3 as an optional operation available that one or both of the first conductor 710 and the second conductor 730 be coated with a different electrically conductive material. (Block 380 ). 9 shows a structure 745 with a copper layer 740 and a copper layer 750 on top or bottom surfaces of the structure 745 are applied. The copper layer 740 and the copper layer 750 In one embodiment, electroless deposition followed by electroplating may be applied through a thickness on the order of a few microns.
Bezug
nehmend auf das Verfahren gemäß 3 können die
Kondensatorstruktur 445 (6) und die Kondensatorstruktur 745 (9)
an einem Kernsubstrat, wie beispielsweise einem organischen Kernsubstrat, wie
vorstehend diskutiert, befestigt werden (Block 390). In
einem Beispiel, in dem eine Kupferschicht einen Leiter überlagert,
kann eine Aufrauhung der Kupferoberfläche (z.B. durch Ätzen) erforderlich
sein, um die Schichtung zu verbessern. Auch in dem Fall, in dem
es keine überlagerte
Kupferschicht gibt, kann eine Aufrauhung der Leiteroberflächen (z.B.
durch Ätzen)
erforderlich sein, um die Schichtung zu verbessern.Referring to the method according to 3 can the capacitor structure 445 ( 6 ) and the capacitor structure 745 ( 9 ) are attached to a core substrate such as an organic core substrate as discussed above (Block 390 ). In an example in which a copper layer overlies a conductor, roughening of the copper surface (eg, by etching) may be required to improve the lamination. Even in the case where there is no overlaid copper layer, roughening of the conductor surfaces (eg, by etching) may be required to improve the lamination.
10 zeigt
eine Struktur 1045 einschließlich eines Kernsubstrats 1010 mit
der Struktur 445 (Kondensatorstruktur) und der Struktur 745 (Kondensatorstruktur)
geschichtet auf gegenüberliegenden
Seiten der Kernstruktur 1010. Folgend auf das Schichten
der Kondensatorstrukturen auf ein Kernsubstrat, um ein Baugruppensubstrat 1045 zu
bilden, kann das Baugruppensubstrat mit Muster versehen werden (Block 360, 3).
Herkömmliche
Vorgänge
zum mit Muster versehen, wie beispielsweise mechanisches Aufbohren,
Aufbohren über
Durchgangslöcher
in dem Epoxidharz mit einem Laser, Lithograhie und Kupferbeschichtungsvorgänge, die
bei der Durchkontaktierung verwendet werden, können verwendet werden. Jede
Kondensatorstruktur kann auch mit Muster versehen werden, um einzelne
Kondensatoren zu bilden. Ein vollständiges Baugruppensubstrat kann
weiterhin Auftragschichten aus einem organischen Material (z.B.
Epoxidharz oder Glaspartikel-gefülltes
Epoxidharz) auf dem Substrat enthalten. 10 shows a structure 1045 including a core substrate 1010 with the structure 445 (Capacitor structure) and the structure 745 (Capacitor structure) layered on opposite sides of the core structure 1010 , Following the layers of the capacitor structures on a core substrate to form a package substrate 1045 To form the module substrate can be patterned (block 360 . 3 ). Conventional patterning operations such as mechanical boring, drilling through via holes in the epoxy resin with a laser, lithography, and copper plating processes used in the via can be used. Each capacitor structure may also be patterned to form individual capacitors. A complete package substrate may further include application layers of an organic material (eg, epoxy or glass particle filled epoxy) on the substrate.
Bezug
nehmend auf die in 10 gezeigte Ausrichtung ist
das Baugruppensubstrat mit der Struktur 445 versehen, mit
einem Keramikmaterial mit einer stabileren Temperaturkennlinie auf
einer Plättchenseite des
Baugruppensubstrats. 10 zeigt das Baugruppensubstrat 1045 mit
einer Plättchenseite 1050.
In einem Ausführungsbeispiel
wird die Struktur 445 eines Kondensators einschließlich eines
X7R Keramikmaterials auf der Plättchenseite 1050 gebildet.
Die X7R sollte eine flache Temperaturantwort im Hinblick auf die
dielektrische Konstante bei Zimmertemperatur aufweisen. Aufgrund
seiner Temperaturstabilität
sollte der Kondensator ausreichend Ladung bei einer relativ niedrigen
Schleifeninduktivität,
relativ zur Kondensatorstruktur 745, aufweisen, was es
für erste
Regeldifferenzanwendungen geeignet macht. Jedoch kann die dielektrische
Konstante k der Struktur 445 nicht so hoch, wie gewünscht, sein.
Die Kondensatorstruktur 745 wird alternativ in einem Ausführungsbeispiel
ausgewählt,
um eine höhere
Kapazität
bei niedrigerer Temperatur aufzuweisen, da der untere Teil des Substrats
kälter
laufen würde
als der obere Teil, der näher
dem wärmeerzeugenden
Siliziumplättchen ist.
In diesem Fall ist die Struktur 745 geeignet für einen
zweiten Regeldifferenzvorgang, bei dem eine hohe Induktivität nicht
so kritisch ist. Da die Struktur 745 ein Keramikmaterial
mit einer relativ hohen dielektrischen Konstante verwendet, ist
die Gesamtkapazität
des Baugruppensubstrats (Struktur 445 plus Struktur 745)
hoch.Referring to the in 10 Alignment shown is the package substrate with the structure 445 provided with a ceramic material having a more stable temperature characteristic on a wafer side of the package substrate. 10 shows the module substrate 1045 with a slide side 1050 , In one embodiment, the structure becomes 445 a capacitor including an X7R ceramic on the wafer side 1050 educated. The X7R should have a flat temperature response with respect to the dielectric constant at room temperature. Due to its temperature stability, the capacitor should have sufficient charge at a relatively low loop inductance, relative to the capacitor structure 745 , what makes it suitable for first rule difference applications. However, the dielectric constant k of the structure 445 not as high as desired. The capacitor structure 745 is alternatively in an off Example, selected to have a higher capacity at lower temperature, since the lower part of the substrate would run colder than the upper part, which is closer to the heat-generating silicon wafer. In this case, the structure is 745 suitable for a second control difference process in which a high inductance is not so critical. Because the structure 745 used a ceramic material having a relatively high dielectric constant, the total capacitance of the package substrate (structure 445 plus structure 745 ) high.
In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
enthielt das Baugruppensubstrat 1045 eine einzelne Kondensatorstruktur
auf gegenüberliegenden
Seiten der Baugruppe. In einem anderen Ausführungsbeispiel können mehrere
Kondensatorstrukturen auf einer oder mehreren Seiten angeordnet
sein, wie beispielsweise ein Anordnen von mehreren Kondensatorstrukturen
unter Verwendung eines dielektrischen Materials mit einer stabilen
Temperaturkennlinie (z.B. CRaumtemperatur ±10-15%)
auf der Plättchenseite 1050 des
Baugruppensubstrats.In the above embodiment, the package substrate included 1045 a single capacitor structure on opposite sides of the assembly. In another embodiment, multiple capacitor structures may be disposed on one or more sides, such as arranging multiple capacitor structures using a dielectric material having a stable temperature characteristic (eg, C room temperature ± 10-15%) on the die side 1050 of the module substrate.
11 stellt
einen zweiten Vorgang eines Bilden eines Baugruppensubstrats dar,
wie beispielsweise des Baugruppensubstrats 120. Dieser
Vorgang beschreibt insbesondere die Bildung der Kondensatorstruktur 140 auf
einer Plättchenseite
des Baugruppensubstrats 120. Die 12 bis 17 zeigen
Bildungsvorgänge in
Verbindung mit einem Teil des in 11 beschriebenen
Vorgangsablaufs, besonders im Ausführungsbeispiel eines Bildens
einer Kondensatorstruktur. 11 FIG. 12 illustrates a second process of forming a package substrate, such as the package substrate 120 , This process particularly describes the formation of the capacitor structure 140 on a wafer side of the package substrate 120 , The 12 to 17 show educational processes in connection with a part of in 11 described process sequence, especially in the embodiment of forming a capacitor structure.
Bezugnehmend
auf 11 ist in einem Ausführungsbeispiel eines Bildens
einer Kondensatorstruktur eines Baugruppensubstrats ein Green Sheet
aus einem Keramikmaterial ausgebildet und eine Öffnung ist in einem Bereich
entsprechend einem als unter dem Plättchenschatten einer Baugruppe
vorhergesagten Bereich hergestellt (Block 1110). In einem
Ausführungsbeispiel
kann ein keramisches Green Sheet aus einem Material ausgewählt werden,
das eine im Allgemeinen niedrigere stationäre Betriebstemperatur und eine
hohe dielektrische Konstante besitzt. Gemäß Tabelle 1 ist ein geeignetes
Material für
das keramische Green Sheet eine als Y5V klassifizierte Keramik,
mit einem Temperaturbereich von –25°C bis +80°C und einer dielektrischen Konstante
in der Größenordnung
von 20.000. Die niedrigere stationäre Betriebstemperatur des Materials macht
ein derartiges Material für
Kondensator anwendungen außerhalb
des Plättchenschattens
geeignet, wo die Temperaturbedingungen gewöhnlich den Temperaturbereich
nicht überschreiten. 12 zeigt
eine Keramikschicht oder ein Green Sheet 1220 mit einer
rechteckigen Form mit einer darin gebildeten rechteckigen Öffnung 1215.
Die Öffnung 1215 ist
in einem Ausführungsbeispiel
ausgewählt,
von einer derartigen Größe zu sein,
daß ein
Aussetzen eines Materials für
die Keramikschicht 1220 zu Temperaturen außerhalb
ihres maximalen Betriebstemperaturbereichs minimiert wird. In einem
Ausführungsbeispiel
ist die Öffnung 1215 in
einem Teil der Schicht 1220 entsprechend einem projizierten
Plättchenschatten
einer Baugruppe gebildet. Ein Weg zur Bildung der Öffnung 1215 in
der Keramikschicht 1220 ist durch mechanisches Stanzen,
Laser- oder lithographisches Ätzen.Referring to 11 For example, in one embodiment of forming a capacitor structure of a package substrate, a green sheet is formed of a ceramic material, and an opening is made in a range corresponding to an area predicted below the platelet shadow of an assembly (Block 1110 ). In one embodiment, a ceramic green sheet may be selected from a material having a generally lower steady-state operating temperature and a high dielectric constant. According to Table 1, a suitable material for the ceramic green sheet is a Y5V classified ceramic having a temperature range of -25 ° C to + 80 ° C and a dielectric constant of the order of 20,000. The lower steady state operating temperature of the material makes such material suitable for out-of-platelet capacitor applications where the temperature conditions usually do not exceed the temperature range. 12 shows a ceramic layer or a green sheet 1220 having a rectangular shape with a rectangular opening formed therein 1215 , The opening 1215 In one embodiment, it is selected to be of a size such that exposure of a material to the ceramic layer 1220 is minimized to temperatures outside its maximum operating temperature range. In one embodiment, the opening is 1215 in a part of the layer 1220 formed according to a projected platelet shadow of an assembly. A way to form the opening 1215 in the ceramic layer 1220 is by mechanical punching, laser or lithographic etching.
Bezug
nehmend auf 11 wird folgend auf die Bildung
einer Öffnung
durch ein Keramik-Green Sheet aus einem Material mit einer ersten
Temperaturkennlinie das Green Sheet auf einen ersten Leiter geschichtet (Block 1120).
In einem Ausführungsbeispiel
ist das Substrat ein Blatt (z.B. eine Folie) aus einem ersten Leitermaterial
mit einer repräsentativen
Dicke in der Größenordnung
von einigen Mikrometern bis mehreren zehn Mikrometern. 13 zeigt
eine Struktur 1225, die aus einem ersten Leiter 1210 aus
beispielsweise aus einem Nickel-Green Sheet oder einem Nickelblatt
aus Folie, möglicherweise
mit einer Schicht aus einer Nickelpaste auf einer Oberfläche des
ersten Leiters 1210 (einer Oberfläche, wie gesehen) hergestellt
ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird eine Nickelpastenschicht Keramikpulver (z-B. Bariumtitanat)
Beimengungen besitzen, um eine Haftschicht zwischen der unterlagerten
Nickelfolie und dem bald aufzubringenden überlagerten Y5V Green Sheet
auszubilden. In einem Ausführungsbeispiel
wird ein erster Leiter 710 aus einem Ni-Green Sheet hergestellt
sein, das Keramikpulver (z.B. Bariumtitanat) Beimengungen besitzt,
um eine Haftung auf dem bald aufzubringenden überlagerten Y5V Keramik-Grünblatt auszubilden. 13 zeigt
die Struktur 1225 mit einer Keramikschicht 1220 eines
Y5V Green Sheet, das auf dem ersten Leiter 1210 aufgebracht
ist. 13 ist eine Querschnitt-Seitenansicht durch die
Struktur 1225, um die Öffnung 1215 in
der Keramikschicht 1220 zu veranschaulichen.Referring to 11 Following the formation of an opening through a ceramic green sheet of a material having a first temperature characteristic, the green sheet is stacked on a first conductor (block 1120 ). In one embodiment, the substrate is a sheet (eg, a foil) of a first conductor material having a representative thickness on the order of a few microns to several tens of microns. 13 shows a structure 1225 coming from a first ladder 1210 for example, a nickel green sheet or a sheet of nickel foil, possibly with a layer of a nickel paste on a surface of the first conductor 1210 (a surface as seen) is made. In one embodiment, a nickel paste layer will have ceramic powders (eg, barium titanate) admixtures to form an adhesive layer between the underlying nickel foil and the overlaid Y5V green sheet to be applied soon. In one embodiment, a first conductor becomes 710 be made of a Ni-Green Sheet having ceramic powder (eg, barium titanate) admixtures to form adhesion to the soon to be applied overlaid Y5V ceramic green sheet. 13 shows the structure 1225 with a ceramic layer 1220 a Y5V Green Sheet on the first ladder 1210 is applied. 13 is a cross-sectional side view through the structure 1225 to the opening 1215 in the ceramic layer 1220 to illustrate.
Bezug
nehmend auf 11 wird folgend auf die Schichtung
der Keramikschicht 1220 auf den ersten Leiter 1210 ein
zweites Keramikmaterial auf den ersten Leiter in der Öffnung der
ersten Keramikschicht geschichtet (Block 1130). Das zweite
Keramikmaterial kann aus einem Material mit einem höheren Temperaturbereich
(z.B. einer stabilen Temperaturkennlinie (CRaumtemperatur ±10-15%)),
das zur Verwendung mit Temperaturbedingungen, die typischerweise
unter einem Plättchenschatten
erfahren werden, geeignet ist, ausgewählt werden. Gemäß Tabelle
1 ist ein geeignetes Keramikmaterial ein X7R Dielektrikum mit einem
Temperaturbereich von –55°C bis 125°C und einer
dielektrischen Konstante in der Größenordnung von ungefähr 3.000.
Das Keramikmaterial mit dem hohen Temperaturbereich kann durch mechanisches
Stanzen, Laser- oder lithographisches Ätzen mit Muster versehen werden,
um in die Öffnung 1215 zu
passen (siehe 12 oder 13).Referring to 11 becomes following the layering of the ceramic layer 1220 on the first ladder 1210 a second ceramic material is stacked on the first conductor in the opening of the first ceramic layer (block 1130 ). The second ceramic material may be selected from a material having a higher temperature range (eg, a stable temperature characteristic (C room temperature ± 10-15%)) suitable for use with temperature conditions typically experienced under a platelet shadow. As shown in Table 1, a suitable ceramic material is an X7R dielectric having a temperature range of -55 ° C to 125 ° C and a dielectric constant of the order of about 3,000. The Ceramic material with the high temperature range can be patterned by mechanical stamping, laser or lithographic etching to enter the aperture 1215 to fit (see 12 or 13 ).
14 zeigt
eine Struktur 1235 einschließlich des ersten Leiters 1210 und
der Keramikschicht 1220. Die Struktur 1235 enthält auch
ein Keramikschichtsegment 1230, das in der Öffnung 1215 (siehe 13)
eines Keramikmaterials mit einem relativ hohen Temperaturbereich
auf den ersten Leiter 1210 geschichtet ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung ein zweiter Leiter auf die Struktur 1235 auf
der dielektrischen Komposite- bzw.
Verbundstoff-Schicht aufgebracht (Block 1140). 15 zeigt
eine Struktur 1245 einschließlich eines zweiten Leiters
(z.B. eines Nickelblatts oder -folie oder Nickel-Green Sheet) 1240,
das (möglicherweise
mit einer Nickelpaste zwischen dem Leiter und dem Keramikmaterial)
auf die dielektrische Schicht 1220 und die dielektrische
Schicht 1230 geschichtet ist. In einem Ausführungsbeispiel
wird folgend auf die Schichtung die Struktur 1245 thermisch
behandelt, um organische Inhaltsstoffe abzubrennen. Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten. 14 shows a structure 1235 including the first leader 1210 and the ceramic layer 1220 , The structure 1235 also contains a ceramic layer segment 1230 that in the opening 1215 (please refer 13 ) of a ceramic material having a relatively high temperature range on the first conductor 1210 is layered. In one embodiment, following the lamination, a second conductor is applied to the structure 1235 applied to the composite dielectric layer (block 1140 ). 15 shows a structure 1245 including a second conductor (eg a nickel sheet or foil or nickel green sheet) 1240 , the (possibly with a nickel paste between the conductor and the ceramic material) on the dielectric layer 1220 and the dielectric layer 1230 is layered. In one embodiment, following the layering, the structure becomes 1245 thermally treated to burn off organic ingredients. Representatively, a thermal treatment would include a temperature range of 300 to 500 ° C for a period of between two hours and one day.
Wieder
Bezug nehmend auf 11 wird folgend auf die Bildung
eines dielektrischen Komposite- bzw. Verbundstoff-Materials zwischen
Leitermaterialien die Struktur nachfolgend in einer reduzierenden
Atmosphäre
wärmebehandelt,
um das Dielektrikum und die Nickelpastenschichten gleichzeitig zu
verdichten (Block 1150).Again referring to 11 Following the formation of a composite dielectric material between conductive materials, the structure is subsequently heat treated in a reducing atmosphere to simultaneously densify the dielectric and nickel paste layers (Block 1150 ).
16 zeigt
eine Struktur 1255, die der optionalen Beschichtung eines
ersten Leiters 1210 und eines zweiten Leiters 1240 mit
einem unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Material folgt. In dem
Beispiel, in dem der erste Leiter 1210 und der zweite Leiter 1240 ein
Nickelmaterial sind, kann das Nickelmaterial mit einem Kupfermaterial
beschichtet werden. 17 zeigt eine Kupferschicht 1250,
die dem zweiten Leiter 1240 überlagert ist, und eine Kupferschicht 1260,
die dem ersten Leiter 1210 unterlagert ist. Die Kupferschicht 1250 und die
Kupferschicht 1260 können
beispielsweise unter Verwendung einer Kombination aus stromlosen
und Elektroplattierungstechniken oder durch Aufbringung einer Kupferpaste
einschließlich
Kupferpartikeln und einem Sintern der Paste aufgebracht werden. 16 shows a structure 1255 that of the optional coating of a first conductor 1210 and a second conductor 1240 with a different electrically conductive material follows. In the example in which the first conductor 1210 and the second conductor 1240 is a nickel material, the nickel material may be coated with a copper material. 17 shows a copper layer 1250 that the second conductor 1240 is superimposed, and a copper layer 1260 that the first leader 1210 is subordinate. The copper layer 1250 and the copper layer 1260 For example, they can be applied using a combination of electroless and electroplating techniques or by applying a copper paste including copper particles and sintering the paste.
Wieder
Bezug nehmend auf 11 kann die Kondensatorstruktur
(die Struktur 1255 gemäß 16) an
einem Kernsubstrat, wie beispielsweise einem organischen Kernsubstrat,
wie vorstehend diskutiert, befestigt werden. In dem Beispiel, in
dem eine Kupferschicht einen Leiter überlagert, kann eine Aufrauhung
der Kupferoberfläche
erforderlich sein, um eine Schichtung zu verbessern. Auch in dem
Fall, in dem es keine überlagernde
Kupferschicht gibt, kann eine Aufrauhung der Leiteroberflächen (z.B.
durch Ätzen)
erforderlich sein, um eine Schichtung zu verbessern. Die Kondensatorstruktur
kann au einer Oberfläche
eines Basissubstrats befestigt sein. 17 zeigt
die Struktur 1255, die mit einem Kernsubstrat 1710 gekoppelt
ist. Die Struktur 1255 ist mit einer Plättchenseite 1750 des
Kernsubstrats 1710 gekoppelt. Eine zweite Kondensatorstruktur
(Kondensatorstruktur 1755) kann mit einer gegenüberliegenden
Seite des Kernsubstrats 1710 verbunden sein. Das Baugruppensubstrat
könnte
dann gemäß Techniken,
wie vorstehend unter Bezugnahme auf Block 395 gemäß 3 beschrieben,
mit Muster versehen werden (Block 1170).Again referring to 11 can the capacitor structure (the structure 1255 according to 16 ) are attached to a core substrate such as an organic core substrate as discussed above. In the example in which a copper layer overlies a conductor, roughening of the copper surface may be required to enhance layering. Even in the case where there is no overlying copper layer, roughening of the conductor surfaces (eg, by etching) may be required to improve layering. The capacitor structure may be attached to a surface of a base substrate. 17 shows the structure 1255 that with a core substrate 1710 is coupled. The structure 1255 is with a slide page 1750 of the core substrate 1710 coupled. A second capacitor structure (capacitor structure 1755 ) can with an opposite side of the core substrate 1710 be connected. The package substrate could then be processed according to techniques as described above with reference to block 395 according to 3 described, be patterned (block 1170 ).
Wie
in 17 gezeigt, wird die dielektrische Schicht 1230 mit
in einem Ausführungsbeispiel
einem relativ hohen Temperaturbereich derart angeordnet, daß sie einen
Bereich unter einem projizierten Plättchenschatten enthält. Es wird
geschätzt,
daß die
Dimensionen (Länge
und Breite) der dielektrischen Schicht 1230 sich unter
den projizierten Plättchenschatten
erstrecken oder innerhalb eines projizierten Plättchenschattens sind, abhängig beispielsweise
von gewünschten
Betriebsbedingungen und einer Gesamtkapazität des Baugruppensubstrats.
In einem Ausführungsbeispiel,
in dem eine zweite Kondensatorstruktur (Struktur 1755)
auf eine gegenüberliegende
Seite des Kernsubstrats 1710 geschichtet ist, kann die
Kondensatorstruktur mit einem dielektrischen Material mit einer
im Allgemeinen niedrigeren statischen Betriebstemperatur (aufgrund
ihres entfernten Orts relativ zu einem in Betrieb befindlichen Plättchen)
und einer hohen Kapazität
gebildet sein. Ein geeignetes dielektrisches Material würde ein
Y5V Material sein.As in 17 is shown, the dielectric layer 1230 In one embodiment, a relatively high temperature range is arranged to include an area below a projected platelet shadow. It is estimated that the dimensions (length and width) of the dielectric layer 1230 extending below the projected platelet shadows or within a projected platelet shadow depending, for example, on desired operating conditions and a total capacitance of the package substrate. In an embodiment in which a second capacitor structure (structure 1755 ) on an opposite side of the core substrate 1710 layered, the capacitor structure may be formed with a dielectric material having a generally lower static operating temperature (due to its remote location relative to an operating die) and a high capacitance. A suitable dielectric material would be a Y5V material.
Das
unter Bezugnahme auf die 11 bis 17 beschriebene
Ausführungsbeispiel
erkennt an, daß im
Betrieb die Temperatur auf einer Baugruppe nicht einheitlich ist.
Somit werden in einem Ausführungsbeispiel der
Herstellung einer Baugruppe Kondensatoren mit einem höheren Temperaturbereich
(typischerweise einer niedrigeren Kapazität) nur an den heißesten Punkten
benötigt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
werden Kondensatoren mit unterschiedlichen Bereichen an unterschiedlichen
Punkten auf einer Baugruppe verwendet. Auf diese Weise können mehr
Kapazitäten
auf einer Baugruppe angeordnet werden, da niedrigere Temperaturbereiche
typischerweise zu einer höheren
mittleren Kapazität
führen.
Weiterhin neigen Kondensatoren mit höheren Temperaturbereichen dazu,
mehr zu kosten als Kondensatoren mit niedrigeren Temperaturbereichen.
Somit können
die Gesamtkosten einer Energieabgabe mit einer Auswahl von Kondensatoren
mit unterschiedlichen Temperaturbereichen gesenkt werden. 18 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Baugruppe mit zwei verschiedenen Kondensatoren, einer mit
einem höheren
Temperaturbereich als der andere. Temperaturbereiche von dielektrischen
Materialien von Kondensatorstrukturen können bestimmt werden, beispielsweise durch
die in der vorstehenden Tabelle 1 dargelegten Kennliniencodes. In
einem Ausführungsbeispiel
verwenden Kondensatoren 1820 einer Baugruppe 1810 ein
dielektrisches X7R Material (125°C, ±15 Prozent)
für Bereiche
der Baugruppe 1810, denen hohe Temperaturen vorhergesagt
sind, und Kondensatoren 1830 verwenden ein dielektrisches
X5R Material (85°C, ±15 Prozent)
für Bereiche,
denen niedrigere Temperaturen vorhergesagt sind. Durch Verwendung
von X7R-eingestuften Kondensatoren nur in Bereichen, denen hohe
Temperaturen vorhergesagt sind (z.B. unter einem Plättchenschatten)
und X5R-eingestuften
Kondensatoren an kälteren
Orten, kann die Gesamtkapazität
der Baugruppe 1810 vergrößert werden.With reference to the 11 to 17 described embodiment recognizes that in operation, the temperature is not uniform on an assembly. Thus, in one embodiment of manufacturing a package, capacitors having a higher temperature range (typically, a lower capacitance) are needed only at the hottest points. In another embodiment, capacitors having different regions are used at different points on a package. In this way, more capacitances can be placed on an assembly since lower temperature ranges typically result in a higher average capacitance. Furthermore, higher temperature range capacitors tend to cost more than lower temperature capacitors chen. Thus, the total cost of energy delivery can be reduced with a choice of capacitors having different temperature ranges. 18 shows an embodiment of an assembly with two different capacitors, one with a higher temperature range than the other. Temperature ranges of dielectric materials of capacitor structures can be determined, for example, by the characteristic codes set forth in Table 1 above. In one embodiment, capacitors use 1820 an assembly 1810 a X7R dielectric material (125 ° C, ± 15 percent) for areas of the package 1810 which are predicted high temperatures, and capacitors 1830 use a dielectric X5R material (85 ° C, ± 15 percent) for areas that are predicted to lower temperatures. By using X7R-rated capacitors only in areas where high temperatures are predicted (eg below a platelet shadow) and X5R-rated capacitors in colder locations, the overall capacitance of the assembly may be increased 1810 be enlarged.
In
den vorstehenden Ausführungsbeispielen
werden Techniken zur Bildung von Kondensatorstrukturen beschrieben,
bei denen ein Keramikmaterial auf eine leitfähige Folie, wie beispielsweise
eine Nickel- oder Kupferfolie geschichtet werden kann. Repräsentative
Ausführungsbeispiele
beschreiben auch die Verwendung einer leitfähigen Folie als eine Elektrode
und einer leitfähigen
Paste als eine andere Elektrode. Ein Anliegen der Verwendung einer
Paste oder eines Green Sheet für
eine oder beide Elektroden besteht darin, daß, wenn ein Kondensator in
einem Green- bzw. unbearbeiteten Zustand gepreßt wird, die Paste durch das
Keramikmaterial extrudiert werden kann und die gegenüberliegende
Elektrode kontaktiert, was in einem Kurzschluß resultiert. Ein Problem mit
einer Verwendung leitfähiger
Blätter
oder Folien besteht darin, daß die
Haftungsstärke
zwischen der Keramik und einem Leiter schwach ist und die Keramik
sich von der leitfähigen
Folie ablösen
kann. Es wurden Versuche gemacht, leitfähige Folien sowohl als die
oberen als auch als die unteren Elektroden zu verwenden, jedoch
können
die organischen Inhaltsstoffe in dem Keramikmaterial während einer Verarbeitung
nicht ausgasen, was zu einem Auswölben/Brechen der Kondensatorstruk turen
führen
kann. 19 beschreibt einen Vorgang
zur Bildung einer Kondensatorstruktur unter Verwendung leitfähiger Blätter bzw.
Folien. Die 20 bis 22 zeigen
Bildungsvorgänge
in Verbindung mit Teilen des in 19 beschriebenen
Vorgangsablaufs.In the above embodiments, techniques are described for forming capacitor structures in which a ceramic material can be coated on a conductive foil, such as a nickel or copper foil. Representative embodiments also describe the use of a conductive film as one electrode and a conductive paste as another electrode. A concern of using a paste or a green sheet for one or both electrodes is that when a capacitor is pressed in a green state, the paste can be extruded through the ceramic material and contact the opposite electrode, resulting in results in a short circuit. A problem with using conductive sheets or foils is that the adhesion strength between the ceramic and a conductor is weak and the ceramic can come off the conductive foil. Attempts have been made to use conductive films as both the upper and lower electrodes, however, the organic ingredients in the ceramic material may not outgas during processing, which may result in bulging / breaking of the capacitor structures. 19 describes a process of forming a capacitor structure using conductive sheets. The 20 to 22 show educational processes related to parts of in 19 described process sequence.
Bezug
nehmend auf 19 werden in einem Vorgang zur
Bildung einer Kondensatorstruktur erste und zweite Leiter von leitfähigen Blättern oder
Folien ausgebildet und Öffnungen
durch eine Dicke der leitfähigen
Blätter
bzw. Folien gebildet (Block 1910). 20 zeigt
einen ersten Leiter 2010 und einen zweiten Leiter 2020,
die zur Verwendung als Leiter eines Dünnschicht-Kondensators geeignet
sind. Der erste Leiter 2010 und der zweite Leiter 2020 sind
repräsentativ
ein Nickel- oder Kupferblatt (z.B. Folie) mit einer Dicke in der
Größenordnung
von einigen Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometer abhängig von
den bestimmten Entwurfsparametern. Wie veranschaulicht, besitzen
jeder des ersten Leiters 2010 und des zweiten Leiters 2020 eine Anzahl
von durch eine Dicke des Blatts gebildeten Löchern. 20 zeigt
den ersten Leiter 2010 mit sich vollständig durch eine Dicke des Blatts
erstreckenden Öffnungen 2015 und
den zweiten Leiter 2020 mit sich vollständig durch eine Dicke des Blatts
erstreckenden Öffnungen 2025. Öffnungen
können
unter Verwendung von Laserbohr- oder Ätztechniken gebildet werden.
In einem Ausführungsbeispiel
wird die Anzahl von Öffnungen maximiert,
um den Streß pro
Verbindung (Verbindung zwischen Öffnungen)
in den jeweiligen Blättern
zu verringern. Repräsentative Öffnungen
in der Größenordnung
von 10 bis 50 Mikrometern sind geeignet.Referring to 19 For example, in a process of forming a capacitor structure, first and second conductors of conductive sheets or foils are formed, and openings are formed by a thickness of the conductive sheets (Block 1910 ). 20 shows a first conductor 2010 and a second conductor 2020 , which are suitable for use as a conductor of a thin-film capacitor. The first leader 2010 and the second conductor 2020 are representative of a nickel or copper sheet (eg, foil) having a thickness of the order of a few microns to tens of microns, depending on the particular design parameters. As illustrated, each of the first leader owns 2010 and the second conductor 2020 a number of holes formed by a thickness of the sheet. 20 shows the first conductor 2010 with openings completely through a thickness of the sheet 2015 and the second conductor 2020 with openings completely through a thickness of the sheet 2025 , Openings may be formed using laser drilling or etching techniques. In one embodiment, the number of openings is maximized to reduce the stress per connection (connection between openings) in the respective blades. Representative apertures on the order of 10 to 50 microns are suitable.
Bezug
nehmend auf 19 enthält folgend auf die Bildung
von Öffnungen
in den ersten und zweiten Leitern das Verfahren ein Einbringen eines
Materials in die Öffnung,
die einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen einem
CTE für
ein Material des Leiters und einem CTE eines Keramikmaterials besitzt,
das in diesem Ausführungsbeispiel
als ein Dielektrikum des Kondensators dienen wird (Block 1920).
In einem Ausführungsbeispiel
ist ein geeignetes CTE-passendes Material für eine Aufbringung in die Öffnungen in
dem Leiter eine Metall/Keramikpaste mit Metallpartikeln ähnlich einem
Material für
den Leiter und Keramikpartikeln ähnlich
einem Material für
das Keramikmaterial, das für
das Dielektrikum verwendet werden wird. In einem Ausführungsbeispiel
ist eine Paste aufgebracht, um die Öffnungen teilweise zu füllen, d.h.
sich teilweise durch eine Dicke des ersten bzw. zweiten Leiters
zu erstrecken. In einem Ausführungsbeispiel
ist das in den Öffnungen
in den Leitern gebildete Material selbst leitfähig, um die Gesamtkapazität der Struktur
(C = kA/t, wobei A gleich der Fläche
des Leiters ist) nicht zu verringern.Referring to 19 Following the formation of openings in the first and second conductors, the method includes introducing into the opening a material having a coefficient of thermal expansion (CTE) between a CTE for a material of the conductor and a CTE of a ceramic material, referred to in this embodiment a dielectric of the capacitor will serve (block 1920 ). In one embodiment, a suitable CTE-compatible material for deposition in the openings in the conductor is a metal / ceramic paste with metal particles similar to a material for the conductor and ceramic particles similar to a material for the ceramic material that will be used for the dielectric. In one embodiment, a paste is applied to partially fill the openings, ie, to extend partially through a thickness of the first and second conductors, respectively. In one embodiment, the material formed in the openings in the conductors is itself conductive to not reduce the overall capacitance of the structure (C = kA / t, where A equals the area of the conductor).
Im
Allgemeinen wird ein Keramik-Green Sheet Organisches verlieren und
während
eines Hochtemperatur-Sintervorgangs mit einem sich ergebenden Schrumpfen
von ungefähr
zwanzig Prozent verdichten. Jedoch, auch, obwohl das Keramikmaterial
einen niedrigeren CTE als Metall (z.B. 7ppm/C gegenüber 17ppm/C für Nickel)
besitzt, kann es möglich
sein, die Keramik- und Metallspannungen anzupassen. Wenn ein Schrumpfen
des Keramik-Green Sheet auf 9 Prozent angepaßt ist, kann eine Keramikschicht
unter einem Kompressionsdruck sein. Ein Kompressionsdruck wird Haftung/Beibehaltung
zwischen einer Keramik und einer anderen Schicht ausbilden. In einem
Ausführungsbeispiel
kann ein Material 2030 seine CTE abgestimmt haben, um unter
einem größeren Kompressionsdruck
zu sein. Auf diese Weise kann das Material 2030 agieren,
um ein Keramik-Green Sheet anstelle eines Kondensators zu halten.In general, a ceramic green sheet will lose organic and densify during a high temperature sintering process with a resulting shrinkage of about twenty percent. However, even though the ceramic material has a lower CTE than metal (eg, 7ppm / C vs 17ppm / C for nickel), it may be possible to adjust the ceramic and metal stresses. When shrinkage of the ceramic green sheet is adjusted to 9 percent, a ceramic layer may be under a compression pressure. A compression pressure becomes adhesion / retention between one ceramic and another Train shift. In one embodiment, a material 2030 have tuned its CTE to be under a greater compression pressure. In this way, the material can 2030 act to hold a ceramic green sheet instead of a capacitor.
21 zeigt
den ersten Leiter 2010 und den zweiten Leiter 2020 mit
einer Metall/Keramikpaste 2030, die die Öffnungen 2015 bzw. 2025 teilweise
füllt.
Eine Technik zur Aufbringung einer Metall/Keramikpaste ist durch
einen Spachtelvorgang über
die Oberfläche
jedes Leiters. 21 shows the first conductor 2010 and the second conductor 2020 with a metal / ceramic paste 2030 that the openings 2015 respectively. 2025 partially filled. One technique for applying a metal / ceramic paste is through a putty action over the surface of each conductor.
Wieder
Bezug nehmend auf 19 kann folgend auf die Einbringung
eines CTE-passenden
Materials und die Bildung von Öffnungen
in den ersten und zweiten Leitern ein dielektrisches Material, wie
beispielsweise ein Keramikmaterial zwischen die Leiter geschichtet
werden (Block 1930). 22 zeigt
ein Keramikmaterial 2040, das zwischen dem ersten Leiter 2010 und
dem zweiten Leiter 2020 angeordnet ist. Das Keramikmaterial 2040 ist
beispielsweise Bariumtitanat oder Barium, Strontiumtitanat mit einer
Dicke in der Größenordnung
von einem Mikrometer oder weniger. Das Keramikmaterial 2040 kann
zwischen den Leitern als ein Green Sheet aufgebracht sein.Again referring to 19 For example, following the introduction of a CTE-compliant material and the formation of openings in the first and second conductors, a dielectric material, such as a ceramic material, may be sandwiched between the conductors (Block 1930 ). 22 shows a ceramic material 2040 that between the first conductor 2010 and the second conductor 2020 is arranged. The ceramic material 2040 For example, barium titanate or barium, strontium titanate, is on the order of one micrometer or less in thickness. The ceramic material 2040 can be applied between the ladders as a green sheet.
Wieder
Bezug nehmend auf 19 wird folgend auf die Schichtung
eines Keramikmaterials zwischen die ersten und zweiten Leiter die
Komposite- bzw. Verbundstoff-Struktur thermisch behandelt, um Organisches abzubrennen.
Repräsentativ
würde eine
thermische Behandlung einen Temperaturbereich von 300 bis 500°C für eine Dauer
von zwischen zwei Stunden und einem Tag enthalten. Die Komposite-
bzw. Verbundstoff-Struktur kann nachfolgend in einer reduzierenden
Atmosphäre
wärmebehandelt
werden, um das Keramikmaterial zu verdichten (Block 1940).Again referring to 19 Following the lamination of a ceramic material between the first and second conductors, the composite structure is thermally treated to burn off organic material. Representatively, a thermal treatment would include a temperature range of 300 to 500 ° C for a period of between two hours and one day. The composite structure may subsequently be heat treated in a reducing atmosphere to densify the ceramic material (Block 1940 ).
22 zeigt
die Keramikschicht 2040 zwischen dem ersten Leiter 2010 und
dem zweiten Leiter 2020. 22 shows the ceramic layer 2040 between the first conductor 2010 and the second conductor 2020 ,
Die
vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Bilden von Kondensatorstrukturen
innerhalb von Baugruppensubstraten. Ähnliche Techniken können bei
der Bildung von Kondensatoren in anderen Umgebungen, wie beispielsweise
in gedruckten Verdrahtungskarten (z.B. gedruckten Schaltungskarten)
verwendet werden.The
The above description relates to forming capacitor structures
within subrack substrates. Similar techniques can be used
the formation of capacitors in other environments, such as
in printed wiring boards (e.g., printed circuit boards)
be used.
In
der vorstehenden genauen Beschreibung wird auf bestimmte Ausführungsbeispiele
davon Bezug genommen. Es wird jedoch offensichtlich, daß verschiedene
Modifikationen und Veränderungen
daran ohne Abweichung von der weiteren Idee und dem Schutzumfang
der folgenden Ansprüche
erfolgen können.
Die Beschreibung und die Zeichnung sind demzufolge eher in einem
veranschaulichenden als in einem beschränkenden Sinn zu betrachten.In
The foregoing detailed description is made to specific embodiments
thereof. It becomes obvious, however, that different
Modifications and changes
without deviation from the further idea and the scope of protection
the following claims
can be done.
The description and the drawing are therefore more in one
to be considered illustrative in a limiting sense.
Zusammenfassung:Summary:
Ein
Verfahren einschließlich
eines Aufbringens einer Aufschlämmung
eines Kolloids mit einer Menge von Nanopartikeln eines Keramikmaterials
auf ein Substrat; und einem thermischen Behandeln der Aufschlämmung, um
eine Dünnschicht
zu bilden. Ein Verfahren einschließlich eines Aufbringens einer
Vielzahl von Nanopartikeln auf ein Keramikmaterial auf vorbestimmte
Orte über
eine Oberfläche
eines Substrats; und ein thermisches Behandeln der Mehrzahl von
Nanopartikeln, um eine Dünnschicht
zu bilden. Ein System einschließlich
einer Recheneinrichtung mit einem Mikroprozessor, wobei der Mikroprozessor
mit einer gedruckten Schaltungskarte durch ein Substrat gekoppelt
ist, wobei das Substrat zumindest eine auf einer Oberfläche gebildete Kondensatorstruktur
enthält,
wobei die Kondensatorstruktur eine erste Elektrode, eine zweite
Elektrode und ein zwischen der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode angeordnetes Keramikmaterial aufweist, wobei das Keramikmaterial
säulenartige
Körner
enthält.One
Procedures including
applying a slurry
a colloid with a lot of nanoparticles of a ceramic material
on a substrate; and thermally treating the slurry
a thin film
to build. A method including applying a
Variety of nanoparticles on a ceramic material to predetermined
Places over
a surface
a substrate; and thermally treating the plurality of
Nanoparticles to a thin film
to build. A system including
a computing device having a microprocessor, wherein the microprocessor
coupled to a printed circuit board through a substrate
wherein the substrate is at least one capacitor structure formed on a surface
contains
wherein the capacitor structure has a first electrode, a second electrode
Electrode and one between the first electrode and the second
Electrode disposed ceramic material, wherein the ceramic material
columnar
grains
contains.